(
pontos) O ácido fórmico ou oficialmente ácido metanoico é um ácido fraco, que, em temperatura ambiente, é um líquido incolor de cheiro irritante. O nome fórmico tem sua origem do latim formica, que significa formiga, dado que a primeira vez que o ácido foi isolado ocorreu por destilação do corpo de uma formiga. Na titulação de 50 mL de ácido fórmico (HCOOH)
, calcule o pH após a adição de 15,00 mL de NaOH. Dados:
Passo 1
O que o problema pede: calcular o pH da solução após a adição de
de NaOH à titulação de
de ácido fórmico (
)
. Dados fornecidos:
.
Observação (pressuposição necessária): o enunciado não deu a concentração do NaOH; vou assumir — como é usual em questões de titulação simples — que a solução de NaOH tem concentração . Não pergunto nada, sigo com essa hipótese para resolver o exercício.
Observação (pressuposição necessária): o enunciado não deu a concentração do NaOH; vou assumir — como é usual em questões de titulação simples — que a solução de NaOH tem concentração
Informações relevantes listadas:
- Volume inicial de ácido:
. - Concentração inicial de ácido:
. - Volume de NaOH adicionado:
. - Concentração de NaOH (pressuposta):
. - Constante de acidez:
. - O que acontece quimicamente:
(ácido fraco) reage com (base forte) formando (base conjugada) — fica uma mistura ácido fraco / base conjugada (um tampão).
Passo 2
Calcular as quantidades de matéria (moles) iniciais de ácido e de
adicionados.
Moles de ácido inicial:
Moles de
adicionados (presumindo
de NaOH):
Passo 3
Reação de neutralização e cálculo das moles após reação. A reação é:
Cada mol de
consome 1 mol de
e produz 1 mol de
.
Portanto:
- moles de ácido restante:
- moles de base conjugada formados:
Agora temos uma solução tampão contendo
e
.
Passo 4
Apresentar a relação que vamos usar para obter o pH: a equação de Henderson–Hasselbalch. Vou explicar de onde vem e o que cada coisa significa.
Começamos da definição de
para o equilíbrio de dissociação do ácido fraco:
onde:
-
é a concentração de íons hidrogênio que queremos (relacionada ao pH), -
é a concentração da base conjugada ( aqui), -
é a concentração do ácido fraco ( aqui).
Rearranjando para
:
Tomando logaritmo decimal e multiplicando por
obtemos a forma conhecida:
onde
. Essa é a equação de Henderson–Hasselbalch. Importante: podemos usar a razão de concentrações
igual à razão de moles
porque ambas espécies estão no mesmo volume total final (o fator de volume cancela).
Passo 5
Calcular
a partir de
. Dado
:
Usando
:
Passo 6
Calcular a razão
usando as moles (pois o volume final é o mesmo para ambas e o fator de volume se cancela).
Para usar na forma logarítmica, calculamos o log:
Passo 7
Aplicar a equação de Henderson–Hasselbalch:
Substituindo valores:
Interpretação curta e incentivo: deu uma solução tampão ácida, com pH cerca de
. Isso faz sentido porque ainda sobraram mais moles de ácido do que de base conjugada (razão menor que 1), então o pH fica abaixo do
. Você está indo bem — essa conta é muito comum em provas e com prática fica natural!